As máquinas para fazer canudos de papel funcionam de maneira muito mais complexa do que os mata-borrões. Mas entender como um Máquina de fazer sugador de papelobras podem ajudar compradores de equipamentos e engenheiros de doces. Também ajuda qualquer gestor de operações que escolha cadeias de fornecimento de embalagens sustentáveis. Portanto, os detalhes técnicos da máquina determinam a resistência do canudo, as regras de segurança alimentar e o custo de cada canudo.
Por que esta categoria de dispositivo é importante agora
As mudanças regulatórias que impulsionam a demanda por equipamentos de produção de canudos de papel estão bem documentadas. A Diretiva 2019/904 da UE sobre plásticos-de uso único, que entrou em vigor nos estados membros em julho de 2021, inclui explicitamente canudos entre os itens plásticos-de uso único proibidos. A diretiva não restringe alternativas em papel e, nos anos desde a sua implementação, o Canadá, o Reino Unido, a Austrália, Taiwan e várias jurisdições do Sudeste Asiático adotaram ou avançaram restrições correspondentes (EUR-Lex, 2021).
Como resultado, os fabricantes de-canudos de papel estão expandindo rapidamente sua implantação em áreas tradicionais de produção de embalagens e instalações de fabricação de empresas de produtos de consumo que anteriormente terceirizavam a aquisição de canudos de operações de moldagem por injeção de plástico. Então, entender como umMáquina de fazer sugador de papelfunciona é um tópico-relacionado a negócios, não apenas uma curiosidade técnica.
Ingredientes: papel pardo-de qualidade alimentar
Por que este dispositivo é importante agora?
As regras que impulsionam a procura de palhinhas de papel são claras. A Diretiva 2019/904 da UE sobre plásticos{3}de uso único entrou em vigor em julho de 2021. Ela proíbe canudos de plástico para beber. Mas não proíbe o papel. Desde então, regras semelhantes foram implementadas no Canadá, no Reino Unido, na Austrália, em Taiwan e em partes do Sudeste Asiático (EUR-Lex, 2021).
Como resultado, cada vez mais fábricas usam canudos de papel. As fábricas estão em novos locais, como antigas regiões de embalagens e empresas de bens de consumo. Anteriormente, as empresas compravam canudos plásticos de outras fábricas. Portanto, entender como umMáquina de fazer sugador de papelobras podem ser muito úteis para as empresas, não apenas para entretenimento.
Etapa 1: corte de papel e preparação de fita
A maioria das máquinas primeiro corta o rolo principal em tiras estreitas e fixas em largura. A largura da tira de papel e o ângulo de enrolamento em espiral determinam a espessura e o número de camadas do tubo acabado.
Canudos de três{0}}camadas são o tipo mais comum de canudo padrão para bebidas. Eles usam três tiras de papel de larguras diferentes ao mesmo tempo. Isto inclui um forro estreito, uma camada intermediária de resistência mais ampla, bem como um design externo e impresso para a embalagem externa. Cada tira sai de sua própria bobina de desenrolamento e chega à seção de formação através de um caminho-controlado por tensão.
A conexão entre a largura da tira, o ângulo de enrolamento e o formato do tubo segue a geometria básica da hélice. Para um diâmetro de mandril fixo, geralmente de 4 mm a 8 mm, um ângulo de enrolamento mais acentuado cria mais sobreposição em cada volta e paredes mais espessas ao longo da mesma largura de tira. Um ângulo mais raso afina as paredes do tubo, mas é necessário mais papel para o mesmo comprimento.
Etapa 2: Aplicação do Adesivo
Antes de cada tira de papel entrar no mandril de formação, ela passa por uma estação de revestimento, onde um adesivo-à base de água é aplicado em um dos lados. Esta é a fase química mais sensível do processo, pois o adesivo deve satisfazer ambas as necessidades. Deve ser seguro para contato com alimentos e deve fornecer força de ligação suficiente para evitar que a camada espiral se separe quando os canudos forem usados em bebidas quentes ou frias.
Os tubos de papel tradicionais geralmente usam acetato de polivinila (PVAc) ou adesivo à base de-amido. Para canudos de papel, o adesivo também pode afetar sua resistência à umidade. A resistência à umidade refere-se à capacidade dos canudos de resistir ao amolecimento e à perda de forma em contato prolongado com o líquido. Alguns fabricantes usam resina de poliamida-epicloridrina ou revestimentos de fluoropolímero para melhorar a resistência à umidade, mas isso levantou preocupações científicas.
Num estudo publicado emQuimosferaem 2021, Groffen et al. testaram 43 produtos de canudos, incluindo 29 espécies de canudos de papel, e encontraram substâncias perfluoroalquílicas (PFAS) na maioria das amostras de canudos de papel. PFAS são produtos químicos-produzidos pelo homem que podem permanecer no ambiente por longos períodos de tempo e podem afetar a saúde humana. De acordo com os pesquisadores, o PFAS veio de aditivos fluorados de resistência-úmidos ou de tratamentos de superfície fluorados usados na produção de papel. Estudos demonstraram que os canudos de papel não são automaticamente mais seguros do ponto de vista da segurança química do que os de plástico, a menos que todos os materiais e adesivos sejam cuidadosamente testados e aprovados. Muitos fabricantes confiáveis agora usam adesivos{10}sem PFAS e exigem que os fornecedores confirmem que nenhum produto químico fluorado é usado nas matérias-primas.
O aplicador de cola geralmente adota um rolo de precisão ou sistema de molde com fenda. A máquina controla a espessura e a viscosidade do adesivo, permitindo que ele espalhe uma camada fina uniformemente por toda a largura da tira, sem vazar muita cola das bordas sobrepostas em espiral durante a formação.
Estágio 3: Enrolamento Espiral em Mandris de Formação
A parte principal da Máquina para fazer canudos de papel é a estação de enrolamento em espiral. Nesta seção, as tiras-de papel revestidas com adesivo são enroladas em espiral em torno de um mandril fixo de aço inoxidável. O diâmetro externo do mandril determina o diâmetro interno do canudo. A tolerância de precisão do mandril é de ±0,05 mm, portanto o tamanho do furo do canudo permanece o mesmo.
O sistema de enrolamento utiliza vários rolos formadores colocados em um ângulo de enrolamento fixo ao redor do mandril. Quando a tira de papel-revestida com adesivo avança, o rolo a pressiona passo a passo em direção ao mandril e à camada superior. Este processo forma espirais e une camadas de papel. A pressão do rolo também empurra o adesivo para dentro das fibras do papel, fazendo com que as camadas fiquem bem unidas.
O mandril não gira. O tubo de papel avança ao longo do mandril enquanto o papel novo continua enrolado na parte traseira. Este movimento contínuo mantém a máquina funcionando. O tubo acabado sai da extremidade do mandril e entra na seção de corte.
A velocidade de enrolamento é medida em metros de tubo contínuo por minuto. As máquinas industriais normalmente operam a uma velocidade de 60-150 m/min. O rendimento final das palhas depende do comprimento do corte. Por exemplo, se a máquina operar a uma velocidade de 100 m/min e cortar palhas com um comprimento de 210 mm, a máquina poderá produzir cerca de 476 palhas por minuto antes de calcular os limites de corte e produtos rejeitados.
Etapa 4: Secagem e Cura do Adesivo
Os tubos de papel em espiral saem do mandril após a formação e passam pelo túnel de secagem. Os túneis podem usar aquecimento infravermelho (IR) ou um sistema de convecção de ar-quente. Sua função é acelerar a solidificação do adesivo e remover o excesso de umidade do adesivo à base de água-antes que o tubo entre na seção de corte.
Se o adesivo não solidificar completamente antes do corte, surgem dois problemas comuns. Um problema é a delaminação na aresta de corte, onde a força de corte separa as camadas de papel úmido. Outro problema é a separação em camadas dos canudos quando eles permanecem por muito tempo na bebida.
Para máquinas de alta-velocidade, o comprimento e a configuração da temperatura do túnel de secagem são muito importantes. Se a temperatura for muito baixa ou o tempo de aquecimento for muito curto, o adesivo não solidificará adequadamente. Se a temperatura de aquecimento for muito alta ou o tempo de aquecimento for muito longo, as fibras do papel serão danificadas e o canudo acabado perderá sua resistência.
Estágio 5: Corte servo-rastreado
O tubo de papel contínuo proveniente do túnel de secagem deve ser cortado em canudos únicos com alta precisão. As máquinas modernas usam um cortador voador de servo-rastreamento na seção de corte. O sistema de corte se move com o tubo na mesma velocidade no momento do corte. Após o corte, a lâmina se move para a posição inicial do próximo ciclo. Este método permite que a máquina corte de forma limpa e em linha reta sem interromper o movimento do tubo.
O comprimento de corte é controlado por PLC (controlador lógico programável), que gerencia todos os movimentos da máquina. Sob controle do PLC, o operador pode alterar o comprimento do canudo ajustando as configurações do software. Não há necessidade de substituir peças mecânicas ou cames. Durante a produção, um-sistema de corte servo bem conservado geralmente mantém a precisão do corte dentro de ±0,5 mm.
Após o corte, o sistema transportador coleta os canudos acabados e os envia para as seções de contagem, encadernação e embalagem. Os sensores nesta fase podem verificar se o comprimento e o diâmetro do canudo estão incorretos ou se há defeitos superficiais visíveis. Os canudos defeituosos são removidos antes da embalagem final.
Etapa 6: Verificação de Qualidade e Conformidade com Segurança Alimentar
Uma máquina para fazer canudos de papel trabalha em uma fábrica de embalagens de alimentos. Não funciona sozinho. Tem que funcionar sob um sistema de gestão de segurança alimentar. A ISO 22000:2018 fornece regras e pré-requisitos básicos para análise de perigos para empresas que produzem materiais em contato com alimentos, como canudos de papel (ISO, 2018).
Na prática, isso significa:
Todas as peças que entram em contato com as tiras de papel são feitas de aço inoxidável ou plástico-compatível com alimentos.
Os lubrificantes para peças mecânicas próximas ao trajeto do papel são de qualidade-alimentícia e atendem aos padrões NSF/ANSI 61 H1 ou padrões semelhantes.
Os métodos de limpeza removem completamente a sujeira e os resíduos sem corroer as peças de aço inoxidável, afetando a produção futura.
Os registros de rastreabilidade vinculam os lotes de palha acabados aos números de lote de rolos de papel e códigos de lote de adesivo relevantes.
Os testes físicos de canudos de papel acabados geralmente são feitos usando métodos desenvolvidos por Gutiérrez et al. (Instituto de BioRecursos, Universidade Estadual da Carolina do Norte, 2019). O estudo testou o desempenho de canudos de papel sob condições de exposição ao consumo de álcool. Os testes incluíram resistência à compressão, resistência à tração na extremidade de corte e longa imersão em líquido.
Estudos demonstraram que os canudos de papel podem manter sua resistência normal em água fria por cerca de 60 minutos. Em bebidas quentes e refrigerantes, os canudos enfraquecem mais rapidamente. Esses resultados afetam diretamente a configuração da máquina. As empresas que fabricam canudos para cafés ou bebidas quentes normalmente optam por papéis mais grossos e com camadas mais enroladas. As empresas que fabricam canudos para bebidas geladas normalmente usam papel de menor gramatura e menos camadas de embalagem.
Contexto ambiental: a posição real dos canudos de papel
Os benefícios ambientais dos canudos de papel e das máquinas que os fabricam não são simples. Um estudo de ciclo de vida do processo (LCA) (MDPI, 2021) comparou canudos de papel, canudos de plástico PLA e canudos de plástico comuns. Os canudos de papel se decompõem mais facilmente no oceano, mas sua produção consome mais energia, concluiu o estudo. Isso ocorre porque o papel precisa ser despolpado e seco com energia hidrelétrica. Um estudo de 2023 na revistaProdução Mais Limpaencontrei o mesmo. Os danos causados pelas palhinhas de papel ao ambiente serão reduzidos ou aumentados, pelo que “o melhor” não pode ser generalizado.
Estudos também mostraram que canudos de papel se decompõem em composto industrial. Isto normalmente leva entre 60 e 90 dias de acordo com critérios como EN 13432 ou ASTM D6400. Eles não ficam no mar como canudos de plástico.
Resumo: Oito etapas, um processo contínuo
O processo operacional completo de uma Máquina para fazer canudos de papel é dividido em oito etapas integradas:
| Estágio | Função | Variável chave |
|---|---|---|
| 1. Descontração e tensão | Alimente o rolo pai com tensão controlada | Calibre de papel, gramatura do rolo |
| 2. Corte | Corte o rolo principal em larguras de tira | Largura de banda e diâmetro do mandril + ângulo de enrolamento |
| 3. Aplicação de cola | Aplique adesivo-de qualidade alimentar na superfície da tira | Viscosidade do adesivo, gramatura do revestimento, produtos químicos-sem PFAS |
| 4. Enrolamento Espiral | Forme um tubo contínuo em um mandril estacionário | Diâmetro do mandril, ângulo de enrolamento, pressão de formação |
| 5. Túnel de Secagem | Adesivos de cura pré{0}}cortados | Perfil de temperatura, tempo de residência e velocidade linear |
| 6. Faca Voadora | Corte servo-rastreado até o comprimento do canudo acabado | Precisão de comprimento, condição da lâmina |
| 7. Inspeção | Detecção de defeitos dimensionais e superficiais | Janela de tolerância, taxa de rejeição |
| 8. Coleta e embalagem | Contar, agrupar e transferir para embalagem | Formato de saída, integração de máquina downstream |
Cada estágio é controlado pelo PLC. Amarra velocidade de alimentação do papel, quantidade de cola, velocidade de enrolamento, temperatura de secagem, tempo de corte como sistema de conexão e controle.
É importante entender o sistema. Ajuda os operadores a operar em velocidade normal e obter bons resultados. Ele também ajuda os operadores a detectar problemas antecipadamente, como alterações-induzidas pela temperatura na tensão do papel, na espessura da cola, no desgaste da lâmina e assim por diante, antes que afetem a qualidade do produto.
Referências
- Comissão Europeia. (2021). *Diretiva (UE) 2019/904 relativa à redução do impacto ambiental de determinados plásticos*. EUR-Lex.
- Código Eletrônico de Regulamentações Federais dos EUA. (2024). *21 CFR § 176.170 - Componentes de papel e papelão em contato com alimentos aquosos e gordurosos*. eCFR.
- Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos (EFSA). (2024). *Materiais em contacto com alimentos: Regulamento-Quadro (CE) n.º. 1935/2004*. Parma: EFSA.
- Groffen, T. et al. (2021). Última gota: propriedades de substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicas em canudos produzidos em plantas comerciais.Quimosfera.
- Gutiérrez, TJ et al. (2019). Avaliação de canudos de papel e plástico: características e desafios de testes.BioRecursos, 14(4),
- Organização Internacional de Padronização. (2018). *ISO 22000:2018 - Sistemas de Gestão de Segurança Alimentar: Requisitos para Qualquer Organização na Cadeia Alimentar*. Genebra: Organização Internacional de Normalização.
- Vo, TTQ et al. (2021). Um estudo comparativo da avaliação do ciclo de vida de bioplásticos e canudos de papel.Processos, 9(6), 1007. MDPI.
- Ciência Direta. (2023). Avaliação multidimensional do impacto ambiental de substitutos de canudos plásticos.Revista de Produção Mais Limpa, através da ScienceDirect.
- Estabilidade hidráulica, elasticidade mecânica e biodegradação de canudos de papel. (2024).Polímeros de carboidratos, Ciência Direta.
- NSF Internacional/ANSI. (2022). *NSF/ANSI 61: Componentes do sistema de água potável -- Efeitos na saúde*. Ann Arbor, MI: NSF. (Referenciado para a estrutura de classificação H1 de lubrificantes de qualidade alimentar)
- ASTM Internacional. (2019).ASTM D6400: Especificação Padrão para Rotulagem de Plásticos Projetados para Compostagem Aerobicamente em Instalações Municipais ou Industriais. West Conshohocken, PA: ASTM.